外科电刀操作产生的烟雾对手术室PM2.5和PM10浓度的影响

吴孟勋 ，张 婷，罗 兰，孔庆洋，袁占鹏

(1.武汉大学公共卫生学院，湖北 武汉 430071；2.中国科学技术大学附属第一医院中心手术室二部，安徽 合肥 230001)

随着外科手术的发展，各种类型的手术器械也在不断地更新发展，尤其是电外科设备因其安全、高效及可靠的优越性成为了外科手术中必不可少的部分，但也造成了不可避免的医护人员的职业暴露[1]。手术烟雾本质上是一种烟雾状物质，也叫做溶胶、灼烟，手术烟雾由95%的水、水蒸气和颗粒组成，国外研究手术烟雾中含有600 种以上的化学成分，不乏大量的有害物质和不明影响物质[2-3]。含量最高的化学成分有一氧化碳、腈类、脂肪酸、酚类等[4]，其中一氧化碳与丙烯腈最受关注[5]。此外外科电刀进行外科操作时仪器操作的时间越短[6]，手术烟雾中产生的存活细胞的概率越大。1988 年Garden 等[7]研究发现某些气化的手术烟雾中可含有人乳头状瘤的完整DNA，表明了手术烟雾具有传染性。人体长期吸入或接触手术烟雾的颗粒物、生物气溶胶和有害气体会造成肺纤维化、肺充血、肺气肿等不良影响，并且吸入的颗粒95%为气溶胶，进入肺泡后很难治疗。而在手术烟雾的产生中，以高频电刀的使用范围最广和产生的烟雾颗粒最为显著。本研究通过使用博云创空气质量检测仪器测定手术开始20 min 时，在相同层流手术间空气环境下，对于不同手术需求中使用高频电刀和未使用高频电刀的手术在手术室空气环境PM2.5和PM10浓度值进行了比较分析，为了解手术烟雾的危害和避免手术烟雾的职业暴露提供证据支持。

1 材料与方法

1.1 仪器和设备

观察组和对照组均使用百级净化空气手术间作为手术场地，采用便携式博云创空气质量检测仪(产品型号BYC100-PM02)对手术烟雾进行监测。观察组使用常州延陵高频电刀仪(型号POWER-420FX，功率设置电切45 kW、电凝45 kW)和常州延陵一次性使用高频电刀笔(型号 YLDB-03-38)。

1.2 研究对象

选取2022年1月—2022年10月安徽省立医院脊柱外科收住的因胸腰椎骨折入院行椎体成形术(PKP)的患者共计50例，在百级净化空气手术间内未使用任何电外科设备的手术作为对照组。另有因胸腰椎骨折入院需行胸腰椎骨折切开复位内固定患者共计50例，同样在百级净化空气手术间内使用高频电刀的手术作为观察组。

1.3 实验方法

对百级净化空气手术间内产生的手术烟雾分别进行PM2.5和PM10浓度值的监测。对照组在手术开始后20 min随即在距离手术切口上方20 cm处约平手术医生口罩下方，利用便携式博云创空气质量检测仪监测环境空气PM2.5和PM10浓度值并记录。观察组在手术开始后20 min也随即在手术电刀使用情况下距离手术切口上方20 cm 处约平手术医生口罩下方利用便携式博云创空气质量检测仪监测环境空气PM2.5和PM10浓度值并记录。

1.4 判断标准

依据中华人民共和国环境保护部于2012年正式发布的《环境空气质量标准》(GB 3095-2012)[8]，环境空气功能区分为二类：一类区主要由自然保护区，风景名胜区和其他需要特殊保护的地区；二类区为城镇中的商业居住区、工业区、文化区和农村地区。一类区执行一级浓度限值，二类区执行二级浓度限值。其中的颗粒物浓度限值见表1，本研究据此对手术室空气质量标准进行判断。

表1 《环境空气质量标准》(GB 3095-2012)中的颗粒物浓度限值/(μg/m3)

1.5 统计学方法

采用统计学软件SPSS 17.0 进行数据录入和分析，计数资料采用频数、百分比描述，组间比较采用χ2检验，以α=0.05为检验水准。

2 结 果

对照组和观察组PM2.5、PM10浓度监测结果见表2，可见与对照组相比，观察组所产生的PM2.5和PM10均明显高于对照组(均为P<0.01)。同时对照表1空气质量标准中的24 h 平均限值，观察组PM2.5和PM10均高于一级浓度限值低于二级浓度限值。对照表1 空气质量标准中的年平均限值，观察组PM2.5高于二级浓度限值；PM10高于一级浓度限值低于二级浓度限值。相比之下对照组PM2.5和PM10均低于空气质量标准中24 h平均和年平均的一级浓度限值。

表2 对照组和观察组PM2.5和PM10浓度监测结果比较(，μg/m3)

表2 对照组和观察组PM2.5和PM10浓度监测结果比较(，μg/m3)

与对照组比较，**P<0.01.

组别 例数PM2.5浓度PM10浓度对照组观察组50 50 0.9±0.2 38.0±6.7**1.8±0.8 57.4±6.3**

3 讨 论

电外科设备在使用时可将能量传递至组织细胞，进而产生的热量让细胞内的压力升高，最终造成组织细胞气化的状态。在手术室里常见的电外科设备如高频电刀、超声刀、射频电刀、氩气刀以及双极电凝均可在外科手术操作中产生一定量的手术烟雾。手术烟雾伴随着手术操作的过程而不断产生，在其应用过程中会产生手术烟雾进而给医务人员和患者的身心健康带来短期和长期的安全危害[9]。外科电刀操作产生的烟雾和大气中主要与工业排放，汽车尾气以及季节性的秸秆燃烧所产生的烟雾不同。手术中烟雾，可能具有更大的毒性。其中不但含有碳化的人体组织成分，同时可伴有细胞和血液，甚至于肿瘤组织燃烧后的产物，这些烟雾并不能通过负压吸引器完全吸引，很大一部分弥散在手术间环境空气之中。按照国家职业安全和健康研究院于1996年发布的激光和外科烟雾危害的防控指南中的建议，在应用电外科设备时使用负压吸引装置并将吸引气头处于高频电刀操作上2~3 cm附近且负压控制在0.015~0.03 Mpa，负压吸引器虽然能在一定程度上起到减少空气中手术烟雾浓度的作用，但是依然有大量手术烟雾释放在手术室的空气环境之中[10]，在短时间内会有浓度急剧增高的表现，会导致外科手术医务人员眼睛刺激，咽部不适甚至恶心、目眩等短期症状。而长期的空气污染，会使得手术室医务人员以及局部麻醉患者在长期、重复性的手术烟雾暴露中产生潜在的长期健康危害，因此无论是患者还是手术室的医务人员均应采取切实有效的防护措施，提高对于手术烟雾危害的防范意识和减少职业暴露量[11]。通过鼓励使用一体式排烟外科电刀可以更便捷有效的控制手术烟雾的产生[12]，对于手术中非必要的操作可以鼓励采用传统的结扎、缝扎的外科手法进行止血操作，更合理地使用电外科设备减少电外科设备的使用时长，从而减少手术烟雾的产生，同时应积极提高手术间的层流级别[13]通过高效的千级或万级手术层流净化系统来减少室内烟雾浓度，另外也可以学习影像科医务工作者的放射休假[14]制度，对于需要长期暴露在手术烟雾操作中的工作人员是否也可以适当安排类似的假期减少身心的疲惫和暴露量。此外产生的烟雾浓度中95%为颗粒直径小于5 μm 的气溶胶。PM10是指空气动力学当量直径在2.5~10 μm 的空气颗粒物，又称可吸入颗粒物或飘尘。PM2.5则是指环境空气中空气动力学当量直径≤2.5 μm 的细微颗粒物，也指空气中能够入肺粒子的大小，由于PM2.5细微颗粒可经过人体呼吸道直接吸入肺泡，危害性将远远高于PM10对肺器官的影响[15]。所以对于局部麻醉的患者应督促手术全程佩戴外科防护口罩或者使用呼吸囊面罩呼吸尽可能地减少过滤手术间空气环境中电外科设备产生的烟雾，而对于医务工作者在进行长时间的恶性肿瘤操作手术中可选择性地佩戴更高防护级别的外科口罩。随着新型冠状病毒感染(COVID-19)的暴发流行也应当引起医务工作者的警惕和重视，因为新型冠状病毒是一种阳性单链RNA病毒，该病毒的直径大小在50~200 nm之间，通常约为120 nm[16]，这就可能造成新型冠状病毒患者因为手术需要而使用电外科设备造成的手术烟雾中可能含有活性的新型冠状病毒颗粒，进而威胁手术医务工作者的健康，因为大多数的外科口罩目前只能有效过滤>5 μm颗粒，虽然目前还未有此类报道，但是这也足以引起广大医务工作者们的注意[17-18]。

当然，本研究还存在一定的局限性，比如研究病例数目依然不够多，手术病种的范围也不够广，另外仅对手术中产生的烟雾颗粒进行了分析测定而未深入研究手术烟雾中的生化成分对环境和人体健康的影响，所以在许多方面仍有待后续的更深入研究。

综上所述，我们应当通过多方面的努力积极创造无烟手术室环境，降低手术烟雾的产生，进而更好的保护患者和医务工作者的身心健康。